(57)【要約】  本開示は、自動車の車軸に関連付けられた一対のホイールの各スリップしているホイールのホイールスリップをリアルタイム制御するためのシステムに関し、この制御は、車軸に関連付けられた各スリップしていないホイールによって提供される当該自動車の加速のリアルタイムの明示的な制御と同時に及び独立的に行われる。本システムは、車軸の全ダイナミクス及び非対称ダイナミクスをそれぞれ制御するために使用される２つのトルク信号を生成するための、車両の車軸に関連付けられたトータルコントローラ及び非対称コントローラと、２つの当該トルク信号を利用可能なアクチュエータの目標に分配するための分配器とを使用する。２つの当該コントローラは各々、フィードバック制御要素及びフィードフォワード制御要素を含み、車軸上の各ホイールのホイールスリップ状態を検知し、検知されたホイールスリップ状態に基づいてフィードバック制御及びフィードフォワード制御を増強するように動作可能である。
2019502596.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車の第１の車軸に関連付けられた一対のホイールの各スリップしているホイールのホイールスリップをリアルタイム制御するためのシステムであって、該リアルタイム制御は、前記第１の車軸に関連付けられた各スリップしていないホイールによって提供される前記自動車の加速のリアルタイムの明示的な制御と同時にかつ独立的に行われ、当該システムは、
協調型ホイールコントローラサブシステムであって、
前記第１の車軸の全ダイナミクスを制御するために使用されるトルク信号ＴＴＣを生成するための、前記車両の前記第１の車軸に関連付けられた第１のトータルコントローラ、及び
前記第１の車軸の非対称ダイナミクスを制御するように別のトルク信号ＴＡＣを生成するように動作可能である、前記第１の車軸に関連付けられた第１の非対称コントローラを有し、
前記第１のトータルコントローラ及び前記第１の非対称コントローラは各々、
ホイールスリップフィードバック制御モード、及び
フィードフォワード制御モードを含むように更に構成されていて、
前記第１のトータルコントローラ及び前記第１の非対称コントローラは各々、ホイールスリップ状態及びホイール非スリップ状態を含む各前記ホイールのリアルタイム動作状態を検出し、かつ前記第１のトータルコントローラ及び前記第１の非対称コントローラのそれぞれのホイールスリップフィードバック制御モード及びフィードフォワード制御モードを増強するように更に構成されていて、前記増強が各前記ホイールの前記検出された動作状態及び状態既定表に基づいている、協調型ホイールコントローラサブシステムと、
分配器サブシステムであって、前記自動車の前記ドライブトレイン（the drive train）が前記第１の車軸に関連付けられ、かつドライブトルクが制御可能である場合に、前記ドライブトルク目標ＴＤを生成し、前記ＣＷＣサブシステムの出力信号に応答し、以下の方程式が一般的に満たされるような様式で、前記第１の車軸に関連付けられた各ホイール（左ホイールについてはＴＢＬ、及び右ホイールについてはＴＢＲ）についてのブレーキトルク目標を更に生成するために使用される分配器サブシステムと、を備えることを特徴とするシステム。
【数１】
2019502596.tif 000015
【請求項２】
前記状態既定表は、本出願の図７の表１に記載されている状態を含むことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
直接トルク管理（direct torque management、ＤＴＭ）サブシステムを更に備え、
前記ＤＴＭサブシステムは、各ホイールが安定動作領域内で動作し、かつホイールスリップを経験していないときはいつでも、各前記ホイールが経験する表面トルクの所望の変化率を計算するためのＤＴＭホイール制御モジュールを有することを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記ＤＴＭサブシステムは、ＤＴＭ運動制御処理モジュールを更に含み、該ＤＴＭ運動制御処理モジュールは、各ホイールが安定動作領域内で動作し、かつホイールスリップを経験していないときはいつでも、各前記ホイール上の外部システムのトルク指示に応答して、各前記ホイールが経験する表面トルクの別の所望の変化を計算することを特徴とする請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記ＤＴＭサブシステムは、前記ＤＴＭホイール制御モジュール及び前記ＤＴＭ運動制御処理モジュールに応答するＤＴＭ裁定モジュールを更に備え、該ＤＴＭ裁定モジュールは、非スリップ動作領域内で動作している前記ホイールのうちの各々についての表面トルクの変化率に関する、前記ＤＴＭホイール制御モジュール及び前記ＤＴＭ運動制御処理モジュールからの出力を裁定し、次いで前記第１の車軸について、前記２つのホイール（ｄＴＳＬ及びｄＴＳＲ）についての表面トルクの前記裁定された変化率をもたらすために必要とされる、前記ＣＷＣサブシステムの前記第１のトータルコントローラ及び前記第１の非対称コントローラからのトルク出力ｄＴＴＣ及びｄＴＡＣの前記変化率をそれぞれ計算するように構成されていることを特徴とする請求項３に記載のシステム。
【請求項６】
初期化及び飽和モジュールを更に備え、該モジュールは、前記システム出力及びドライバの指示を監視し、かつシステムの飽和が検出された場合に前記ＣＷＣサブシステムのコントローラの内部構成要素の初期化及びリセットをサポートするために必要な計算を実行することを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
制御偏差サブシステムを更に備え、該制御偏差サブシステムは、各前記ホイールが地面の上でスリップしているとき、及び各前記ホイールが安定していて地面の上でスリップしていないときを検出するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記制御偏差サブシステムは更に、
前記ホイールの各々についてのホイール速度目標を車軸の全目標及び車軸の対称的な目標に変換し、
前記ホイールの各々に関連付けられた個々のホイール速度のフィードバックを車軸の全フィードバック値及び車軸の対称的なフィードバック値に変換し、かつ
車軸の全制御偏差値及び車軸の非対称制御偏差値を計算するように構成されていることを特徴とする請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記車両は第２の車軸を含み、当該システムは、
前記第２の車軸に動作可能に関連付けられた第２のトータルコントローラと、
前記第２の車軸に動作可能に関連付けられた第２の非対称コントローラとを更に備え、
前記第２のトータルコントローラ及び前記第２の非対称コントローラの両方は、前記第１のトータルコントローラ及び前記第１の非対称コントローラと同一に構成されていて、前記分配器サブシステムからの同一のサポートを有することを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
自動車の第１の車軸に関連付けられた一対のホイールの各スリップしているホイールのホイールスリップをリアルタイム制御するためのシステムであって、該リアルタイム制御は、前記第１の車軸に関連付けられた各スリップしていないホイールによって提供される前記自動車の加速のリアルタイムの明示的な制御と同時にかつ独立的に行われ、当該システムは、
各前記ホイールが動作している制御領域、すなわち前記ホイールがスリップしているか又はスリップしていない（安定している）かのいずれかを決定し、前記車軸の全制御偏差及び非対称制御偏差を計算するための制御偏差モジュールと、
前記ホイールの各々の表面トルクを制御するための直接トルク管理（direct torque management、ＤＴＭ）システムと、
協調型ホイールコントローラ（coordinated wheel controller、ＣＷＣ）サブシステムであって、
前記第１の車軸の全ダイナミクスを制御するために使用されるトルク信号ＴＴＣを生成するための、前記車両の前記第１の車軸に関連付けられた第１のトータルコントローラ、及び
前記第１の車軸の非対称ダイナミクスを制御するように別のトルク信号ＴＡＣを生成するように動作可能である、前記第１の車軸に関連付けられた第１の非対称コントローラを有し、
前記直接トルク管理（direct torque management、ＤＴＭ）サブシステムが、各前記ホイール（ｄＴＳＬ及びｄＴＳＲ）についての前記表面トルクの所望の変化率をもたらすために必要とされる、前記第１のトータルコントローラ（ｄＴＴＣ）及び前記第１の非対称コントローラ（ｄＴＡＣ）の各々からのトルク出力の変化率を決定するように動作する協調型ホイールコントローラサブシステムと、?
前記ＣＷＣサブシステムに応答する分配器サブシステムであって、前記自動車のドライブトレインが前記第１の車軸に関連付けられ、かつドライブトルクが制御可能である場合に、前記ドライブトルクの目標ＴＤを生成し、かつ前記ＣＷＣサブシステムの出力信号に応答して、前記第１の車軸に関連付けられた各ホイール（左ホイールについてはＴＢＬ、及び右ホイールについてはＴＢＲ）についてのブレーキトルク目標を生成するための分配器サブシステムとを備えることを特徴とするシステム。
【請求項１１】
前記制御偏差モジュールは、
最初に、次の式に従って、前記個々のホイール速度目標を車軸の全目標及び車軸の非対称目標に変換し、
【数２】
2019502596.tif 000016
次いで、次の式に従って、個々のホイール速度フィードバックを車軸の全フィードバック及び車軸の非対称フィードバックに変換し、
【数３】
2019502596.tif 000017
次いで、以下の式を適用することによって、前記車軸の全制御偏差及び車軸の非対称制御偏差を生成し、
【数４】
2019502596.tif 000018
式中、ＶＷＴｇｔ＿Ｌは、左ホイールの目標速度であり、
ＶＷＴｇｔ＿Ｒは、右ホイールの目標速度であり、
ＶＴｇｔ＿ＴＣは、車軸の全目標速度であり、
ＶＴｇｔ＿ＡＣは、車軸の非対称目標速度であり、
ＶＷＬは、左ホイールの速度フィードバックであり、
ＶＷＲは、右ホイールの速度フィードバックであり、
ＶＦＢ＿ＴＣは、車軸の全フィードバックであり、
ＶＦＢ＿ＡＣは、車軸の非対称フィードバックであり、
ＶＤｅｖ＿ＴＣは、車軸の全制御偏差であり、
ＶＤｅｖ＿ＡＣは、車軸の非対称制御偏差であることを特徴とする請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記ＤＴＭサブシステムは更に、
各ホイールが安定動作領域内で動作し、かつホイールスリップを経験していないときはいつでも、各前記ホイールが経験する表面トルクの所望の変化率を計算するためのＤＴＭホイール制御モジュールと、
各ホイールが安定動作領域内で動作し、かつホイールスリップを経験していないときはいつでも、各前記ホイール上の外部システム（例えば、運動制御）のトルク指示に応答して、各前記ホイールが経験する表面トルクの別の所望の変化を計算するためのＤＴＭ運動制御処理モジュールと、
前記ＤＴＭホイール制御モジュール及び前記ＤＴＭ運動制御処理モジュールに応答するＤＴＭ裁定モジュールであって、前記モジュールからの出力を、非スリップ動作領域内で動作している前記ホイール（ｄＴＳＬ及びｄＴＳＲ）のうちの各々についての表面トルクの最終変化率に裁定し、次いで、前記第１の車軸について、次の式に従って、ｄＴＳＬ及びｄＴＳＲをもたらすために必要とされる、前記ＣＷＣサブシステムの前記第１のトータルコントローラ及び前記第１の非対称コントローラからのトルク出力ｄＴＴＣ及びｄＴＡＣの前記変化率をそれぞれ計算するように構成されているＤＴＭ裁定モジュールとを備えることを特徴とする請求項１０に記載のシステム。
【数５】
2019502596.tif 000019
【請求項１３】
前記ＣＷＣサブシステムの前記第１のトータルコントローラは更に、
フィードバック制御を、前記制御偏差モジュールによって計算される、前記第１の車軸の全制御偏差ＶＤｅｖ＿ＴＣに適用するように構成されたホイールスリップフィードバック制御モードと、
前記ＤＴＭサブシステムによって計算される、前記第１の車軸のトルク出力ｄＴＴＣの前記変化率を伝達するように構成されたフィードフォワード制御モードとを含むように構成されていて、
前記ホイールスリップフィードバック制御モード及び前記フィードフォワード制御モードを増強することによってトルク信号ＴＴＣを計算して出力するように構成されていて、前記増強は、１）前記制御偏差によって検出される、前記第１の車軸上の各ホイールの状態、及び２）次の表によって与えられる所定の計画に基づくことを特徴とする請求項１０に記載のシステム。
【表１】
2019502596.tif 000020
＊方程式６の非対称ダイナミクスに関する式については、
【数６】
2019502596.tif 000021
によって制御可能な場合、オンであり、
方程式６の非対称ダイナミクスに関する式については、
【数７】
2019502596.tif 000022
によって制御不可能な場合、オフである。
【請求項１４】
前記ＣＷＣサブシステムの前記第１の非対称コントローラは更に、
フィードバック制御を、前記制御偏差モジュールによって計算される、前記第１の車軸の非対称制御偏差ＶＤｅｖ＿ＡＣに適用するように構成されたホイールスリップフィードバック制御モードと、
前記ＤＴＭサブシステムによって計算される、前記第１の車軸のトルク出力ｄＴＡＣの前記変化率を伝達ように構成されたフィードフォワード制御モードとを含むように構成されていて、
前記ホイールスリップフィードバック制御モード及び前記フィードフォワード制御モードを増強することによってトルク信号ＴＡＣを計算して出力するように構成されていて、前記増強は、１）前記制御偏差によって検出される、前記第１の車軸上の各ホイールの状態、及び２）次の表によって与えられる所定の計画に基づくことを特徴とする請求項１０に記載のシステム。
【表２】
2019502596.tif 000023
＊方程式６の非対称ダイナミクスに関する式については、
【数８】
2019502596.tif 000024
によって制御可能な場合、オンであり、
方程式６の非対称ダイナミクスに関する式については、
【数９】
2019502596.tif 000025
によって制御不可能な場合、オフである。
【請求項１５】
前記分配器サブシステムは、前記ＣＷＣサブシステムの出力信号ＴＴＣ及びＴＡＣに応答して、以下の方程式が一般的に満たされるような様式で、前記第１の車軸についての前記ドライブトルク目標ＴＤ並びにブレーキトルク目標ＴＢＬ及びＴＢＲを計算するように構成されていることを特徴とする請求項１０に記載のシステム。
【数１０】
2019502596.tif 000026
【請求項１６】
前記自動車の前記第２の車軸について、
前記第２の車軸に動作可能に関連付けられた第２のトータルコントローラと、
前記第２の車軸に動作可能に関連付けられた第２の非対称コントローラと、を更に備え、
前記第２のトータルコントローラ及び前記第２の非対称コントローラの両方が、前記第１のトータルコントローラ及び前記第１の非対称コントローラと同一に構成されていて、他のサブシステム、すなわち前記制御偏差モジュール、前記直接トルク管理サブシステム、及び前記分配器サブシステムからの同一のサポートを有することを含むことを特徴とする請求項１０に記載のシステム。
【請求項１７】
自動車の第１の車軸に関連付けられた一対のホイールの各スリップしているホイールのホイールスリップをリアルタイム制御するための方法であって、該リアルタイム制御は、前記第１の車軸に関連付けられた各スリップしていないホイールによって提供される前記自動車の加速のリアルタイムの明示的な制御と同時に及び独立的に行われ、当該方法は、
前記車両の前記第１の車軸に関連付けられた第１のトータルコントローラを使用してトルク信号ＴＴＣを生成すること、及び
前記第１の車軸に関連付けられた第１の非対称コントローラを使用して別のトルク信号ＴＡＣを生成することであって、
ホイールスリップ状態及びホイール非スリップ状態を含む、各前記ホイールのリアルタイム動作状態を検出すること、並びに
前記第１のトータルコントローラ及び前記第１の非対称コントローラのそれぞれのホイールスリップフィードバック制御モード及びフィードフォワード制御モードを増強することであって、前記増強は各前記ホイールの前記検出動作状態及び状態既定表に基づいていて、増強することによる、トルク信号ＴＴＣを生成すること及び別のトルク信号ＴＡＣを生成することと、
分配器サブシステムを使用することであって、前記自動車の前記ドライブトレインが前記第１の車軸に関連付けられ、かつドライブトルクが制御可能である場合に、前記ドライブトルクの目標ＴＤを生成し、前記第１のトータルコントローラ及び前記第１の非対称コントローラの出力ＴＴＣ及びＴＡＣに応答して、以下の方程式が一般的に満たされるような様式で、前記第１の車軸に関連付けられた各ホイール（左ホイールについてはＴＢＬ、及び右ホイールについてはＴＢＲ）についてのブレーキトルク目標を生成することと、を含むことを特徴とする方法。
【数１１】
2019502596.tif 000027
【請求項１８】
前記既定表は、本出願の図７の表１を含むことを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
当該方法は更に、直接トルク管理（direct torque management、ＤＴＭ）サブシステムを使用して、前記第１のトータルコントローラ及び前記第１の非対称コントローラの前記フィードフォワード制御モードへの入力として使用するために、前記第１のトータルコントローラ及び前記第１の非対称コントローラからのトルク出力ｄＴＴＣの変化率及び出力トルクｄＴＡＣの変化率をそれぞれ計算することであって、
ＤＴＭホイール制御モジュールを使用して、各ホイールが安定動作領域内で動作し、ホイールスリップを経験していないときはいつでも、各前記ホイールによって提供される車両加速の所望の変化率に対応する、各前記ホイールが経験する表面トルクの所望の変化率を計算することによる、計算することと、
ＤＴＭ運動制御処理モジュールを使用して、各ホイールが安定動作領域内で動作し、かつホイールスリップを経験していないときはいつでも、各前記ホイール上の外部システム（例えば、運動制御）のトルク指示に応答して、各前記ホイールが経験する表面トルクの別の所望の変化を計算することと、
次いで、ＤＴＭ裁定モジュールを使用して、前記ＤＴＭホイール制御モジュール及び前記ＤＴＭ運動制御処理モジュールからの出力を、非スリップ動作領域内で動作している前記ホイール（ｄＴＳＬ及びｄＴＳＲ）のうちの各々についての表面トルクの最終変化率に裁定することと、
次いで、次の式を適用することを含むことを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【数１２】
2019502596.tif 000028
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、自動車のホイールスリップ及び車両加速を制御するためのシステム及び方法に関し、より詳細には、車両の各スリップしているホイールのホイールスリップを制御しつつ、各スリップしていないホイールによって提供される車両加速を独立的に及び明示的に制御し、これにより車両の安定性及び加速性を同時に改善するリアルタイムシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
本セクションの記述は、単に本開示に関する背景情報を提供するだけであり、先行技術を構成しない場合がある。
【０００３】
歴史的に、乗用車及びトラックに実装されていたＡＢＳ（アンチロックブレーキシステム）及びＴＣＳ（トラクションコントロールシステム）は、２つの基本的な課題すなわち、１）車両の安定性及び操縦性のために過剰なホイールスリップを防止すること、２）操縦者の運転要求を満たすように車両の加速／減速ポテンシャルを最大化することに取り組むことを目的として開始された。（本開示の残りの部分では、加速が符号付きの数学的な量であるという理解の下で、単に加速として加速／減速を指す。）時間の経過と共に、多くのＡＢＳ／ＴＣＳシステムは、これらの課題に加えて追加の要件を含むように進化してきた。例えば、電子安定制御（electronic stability control、ＥＳＣ）システムが作動すると、その特定のホイールによって生成された横方向の力を一時的に減少させるために、大きなスリップ目標までホイールを制御する必要があり得る。別の例では、スプリットμＡＢＳ（「μ」は車両のタイヤと路面との間の摩擦係数）の間に、車両減速を最大化しようとすると、高いμホイールのブレーキ力は制御され増加しなければならない。
【０００４】
従来、車両上の利用可能なアクチュエータからの制御可能な量は、１）各ホイールのブレーキトルク、２）車両のドリブン車軸（the driven axle）のエンジントルクである。これらの総量が組み合わさり、複雑で非線形の様式でホイールダイナミクス及び車両加速に影響する。ＡＢＳシステムを含む状況では、エンジンの影響はほとんどの場合無視することができ、この機構を分析して制御することがより容易になる。ＴＣＳの状況では、エンジンは常に重要な要素であり、この複雑化は不可避である。
【０００５】
従来、多くの場合、（上述した複雑化により）特にＴＣＳについては、ホイールスリップ制御の課題及び車両加速制御の課題の両方をそれらのそれぞれの望ましい方法で同時に達成することは困難であった。
【発明の概要】
【０００６】
一態様では、本開示は、自動車の第１の車軸に関連付けられた一対のホイールの各スリップしているホイールのホイールスリップをリアルタイム制御するためのシステムに関し、この制御は、第１の車軸に関連付けられた各スリップしていないホイールによって提供される当該自動車の加速のリアルタイムの明示的な制御と同時にかつ独立的に行われる。システムは、共に第１の車軸に関連付けられた第１のトータルコントローラ及び第１の非対称コントローラを有する協調型ホイールコントローラ（coordinated wheel controller、ＣＷＣ）サブシステムと、協調型ホイールコントローラサブシステムの出力を車軸用に利用可能なアクチュエータの目標に分解する分配器サブシステムとを備えてよい。
【０００７】
第１のトータルコントローラ及び第１の非対称コントローラは各々、フィードバック制御要素及びフィードフォワード制御要素を更に備え、フィードバック要素及びフィードフォワード要素の柔軟な増強を可能にするように更に構成されている。
【０００８】
別の態様では、本開示は、自動車の第１の車軸に関連付けられた一対のホイールの各スリップしているホイールのホイールスリップをリアルタイム制御するためのシステムに関し、この制御は、第１の車軸に関連付けられた各スリップしていないホイールによって提供される当該自動車の加速のリアルタイムの明示的な制御と同時にかつ独立的に行われる。システムは、両方が互いに独立的に動作し、かつ第１の車軸に関連付けられている第１のトータルコントローラ及び第１の非対称コントローラを有する協調型ホイールコントローラ（coordinated wheel controller、ＣＷＣ）サブシステムを備えてよい。第１のトータルコントローラ及び第１の非対称コントローラは共に、フィードバック制御要素及びフィードフォワード制御要素を有する。システムはまた、各ホイールが作動している（すなわち、各ホイールがスリップしているか又は安定している）制御領域を決定するための制御偏差モジュールを含んでよく、この制御偏差モジュールは、第１のトータルコントローラ及び第１の非対称コントローラのフィードバック要素及びフィードフォワード要素の増強を容易にするためにＣＷＣサブシステムによって使用される。制御偏差モジュールはまた、ＣＷＣサブシステム内のコントローラのフィードバック要素への入力として使用される正のスリップ制御領域及び負のスリップ制御領域の両方についてのホイール速度の目標及び偏差を計算するために使用される。システムはまた、車両の加速の所望の変化率をもたらすために必要とされる第１のトータルコントローラ及び第１の非対称コントローラの各々からのトルク出力の変化率を決定するための直接トルク管理（direct torque management、ＤＴＭ）サブシステムを含んでよい。第１のトータルコントローラ及び第１の非対称コントローラからのトルク出力の決定された変化率は、コントローラのフィードフォワード要素への入力として使用される。システムは分配器サブシステムを含んでよく、これは、ＣＷＣサブシステムに応答して、第１の車軸の各ホイールについてのドライブトルク目標及びブレーキトルク目標を生成する。
【０００９】
更に別の態様では、本開示は、自動車の第１の車軸に関連付けられた一対のホイールの各スリップしているホイールのホイールスリップをリアルタイム制御するための方法に関し、この制御は、第１の車軸に関連付けられた各スリップしていないホイールによって提供される当該自動車の加速のリアルタイムの明示的な制御と同時にかつ独立的に行われる。この方法は、コントローラのフィードバック制御要素及びフィードフォワード制御要素の増強に基づいてトルク信号ＴＴＣを生成するために、車両の第１の車軸に関連付けられた第１のトータルコントローラを使用することを含んでよい。この方法はまた、コントローラのフィードバック制御要素及びフィードフォワード制御要素の増強に基づいてトルク信号ＴＡＣを生成するために、車両の第１の車軸に関連付けられた第１の非対称コントローラを使用することを含んでよい。また第１のトータルコントローラ及び第１の非対称コントローラを使用してよく、これにより、ホイールスリップ状態及びホイール非スリップ（安定）状態を含む各ホイールのリアルタイム動作状態を検出し、その状態に基づいて、それらのそれぞれのフィードバック要素及びフィードフォワード要素の増強を決定し、改善された車両の安定性及び加速性を提供する。方法はまた、分配器を使用して、２つの当該コントローラの出力ＴＴＣ及びＴＡＣを、以下の２つの式に従って、車軸ＴＤ、ＴＢＬ、及びＴＢＲ上で利用可能な３つのアクチュエータについての目標に分解することを含んでよい。
【００１０】
ＴＴＣ＝ＴＤ−ＴＢＬ−ＴＢＲ
【００１１】
ＴＡＣ＝−ＴＢＬ＋ＴＢＲ
【００１２】
式中、ＴＤは、第１の車軸に加えられたドライブトルクである。
【００１３】
ＴＢＬは、第１の車軸の左ホイールに加えられたブレーキトルクである。
【００１４】
ＴＢＲは、第１の車軸の右ホイールに加えられたブレーキトルクである。
【００１５】
本明細書に提供される説明から、適用可能な更なる領域が明らかとなるであろう。説明及び具体例は、例示のみを目的とするものであり、本開示の範囲を限定することを意図するものではないことを理解されたい。
【００１６】
本明細書において説明される図面は、例示のみを目的としていて、決して本開示の範囲を限定することを意図するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】車両の各ホイールにおける車両加速及びホイールスリップを独立的に制御するための、本開示によるシステムの一実施形態のハイレベルブロック図である。
【図２】車両の各ホイールにおける車両加速及びホイールスリップを独立的に制御する図１のシステムの主要な動作を例示するハイレベルフローチャートである。
【図３】ホイールに作用するトルクすなわちブレーキトルク（ＴＢ）、ドライブトルク（ＴＤ）、及び表面トルク（ＴＳ）、それらのそれぞれの方向及びそれらに関連付けられたダイナミクスの定義をホイールの回転慣性モーメントと共に簡略化して例示するハイレベル図である。
【図４】表面トルク（ＴＳ）、タイヤ転がり半径（ｒ）、及び表面力（ＦＳ）の定義並びに関係を簡略化して例示するハイレベル図である。
【図５】正及び負両方の「スリップ」領域（それぞれＲ１＋及びＲ１−）内、並びに「安定」領域（Ｒ２）内のホイールスリップについての表面トルク（ＴＳ）の挙動を簡略化して例示するハイレベル図である。
【図６】本開示のＣＷＣサブシステムによって実行される種々の機能のハイレベルブロック図である。
【図７】車両の所与の車軸について、異なる制御領域内のトータルコントローラ及び非対称コントローラのフィードバック構成要素及びフィードフォワード構成要素の増強を例示する表である。
【図８】分配器サブシステムの動作を例示するブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下の説明は、事実上、単に例示的なものであり、本開示、用途、又は使用を限定することを意図するものではない。図面を通して、対応する参照番号は、同様の又は対応する部分及び特徴を示すことを理解されたい。
【００１９】
本開示は、図１に示されるシステム１０を説明する。このシステム１０は、乗用車又はトラックなどの自動車の各スリップしているホイールにおけるホイールスリップの両方を制御するため、並びに各スリップしていないホイールによって供給される車両加速を独立的にかつ明示的に制御するためのシステムであり、車両の安定性および加速性を改善するものである。システム１０は、ホイールスリップ及び車両加速の制御を分離し、これにより、スリップしているホイールがあるときには、そのスリップを所望の目標に制御することができ、安定しているホイールがある（すなわち、重大なスリップがない）ときには、そのホイールによって供給される車両加速能力を明示的に調査することができる。上記の２つの課題は、その車軸上のホイールの状態の組み合わせにかかわらず、車軸に対して同時にかつ独立的にシステム１０によって達成される。より具体的には、これらの課題は、所与の車軸上のホイールが両方ともスリップしている場合、両方とも安定している場合、又は一方がスリップしていて他方が安定している場合でも、システム１０によって達成される。
【００２０】
また、従来のＡＢＳ／ＴＣＳシステム（例えば、ホイール速度センサ、ブレーキマスタシリンダ圧力センサなど）と同じセンサセットを使用することも、システム１０の重要な利点でもある。システム１０はまた、同じアクチュエータ（例えば、エンジン、ブレーキ油圧制御ユニットなど）に指示し、それに伴ってシステム１０を従来のブレーキ制御システムアーキテクチャで実施することを可能にする。
【００２１】
図３を簡単に参照すると、システム１０は、ホイールダイナミクス及び車両ダイナミクスの以下の原理及び経験を認識し使用するホイール制御アルゴリズムを使用し、これにより、所与のホイールの角加速度は以下の式で表される。
【数１】
2019502596.tif 000003
ＴＤ：ドライブトルク（ドライブトレインによって提供される）
ＴＢ：ブレーキトルク（負の方向で定義される）
ＴＳ：表面トルク（路面によって提供される）
ｉＷ：ホイールの回転慣性モーメント
【００２２】
表面トルク（ＴＳ）もまた、システム１０によって考慮される重要な変数である。図４及び以下の方程式を参照すると、表面トルク（ＴＳ）は、次のように表されてよい。
【数２】
2019502596.tif 000004
【００２３】
ＦＳはホイールダイナミクスには現れていないが、車両加速（ΣＦＳ＝Ｍａ、式中、「Ｍ」は車両質量であり、「ａ」は車両加速である）に関与する。表面トルク（ＴＳ）は表面力（ＦＳ）の直接的な結果であり、上記の方程式１に示されるホイールダイナミクスに直接影響する。
【００２４】
表面力（ＦＳ）の適用の位置により、ＦＳ及びＴＳは常に車両加速及びホイール加速に対して逆の影響を有する。図４は、ＦＳが車両を右に加速し、一方、ＴＳがホイールを減速していることを示すことによって、この点を例示するのに役立つ。
【００２５】
図５は、表面トルク（ＴＳ）の挙動を例示するのに役立つ。表面トルク（ＴＳ）の挙動は、以下の式によって特徴付けることができる。
【数３】
2019502596.tif 000005
正のスリップ→正のＦＳ→正のＴＳ
負のスリップ→負のＦＳ→負のＴＳ
【００２６】
図５は、ホイールがスリップ領域内（領域Ｒ１＋又はＲ１−のいずれか）にあり、ＴＳがスリップに反応し、ＴＳがほんのわずかに変化するときを説明する。ホイールが安定領域（Ｒ２）内にあるとき、ＴＳは入力トルクに直接反応し、スリップはほんのわずかに変化する。
【００２７】
システム１０はさらに、以下の式を使用することによって車両車軸ダイナミクスの近似値を使用する。
【表１】
2019502596.tif 000006
全ダイナミクス（ドリブン車軸）
【数４】
2019502596.tif 000007
全ダイナミクス（非ドリブン車軸）（方程式４の特別なケースとして処理）
【数５】
2019502596.tif 000008
非対称ダイナミクス
【数６】
2019502596.tif 000009
【００２８】
図１を再び参照すると、システム１０の種々のモジュール及びサブシステムの全体的なハイレベルの説明が最初に提供される。この実施形態のシステム１０は、制御偏差サブシステム１２、協調型ホイールコントローラサブシステム１４（以下、「ＣＷＣサブシステム１４」）、直接トルク管理サブシステム１６（以下、「ＤＴＭサブシステム１６」）、及び分配器サブシステム１８を使用する。
【００２９】
制御偏差サブシステム１２は、正のホイールスリップ制御領域及び負のホイールスリップ制御領域（図５の領域Ｒ１＋及びＲ１−）の両方の目標及び偏差を計算する。さらに、制御偏差サブシステム１２はまた、各ホイールの制御領域、すなわち、ホイール速度のフィードバック及び車両速度の推定に基づいてホイールがスリップしている（すなわち、領域Ｒ１＋若しくはＲ１−のいずれか）か、又は安定している（領域Ｒ２）かを決定する。
【００３０】
ＣＷＣサブシステム１４は、積分器２０ａを有するトータルコントローラ２０と、積分器２２ａを有する非対称コントローラ２２とを含む。両方のコントローラは、車両の第１の車軸に関連付けられた一対のホイールを独立的に制御するために使用される。積分器２４ａを有する第２のトータルコントローラ２４及び積分器２６ａを有する第２の非対称コントローラ２６は、車両の第２の車軸に関連付けられた一対のホイールを独立的に制御するために使用される。初期化／飽和モジュール２８は、作動出力及びドライバの指示（例えば、ドライブトルク目標対ドライバの意図したドライブトルクなど）を監視するために使用され、並びにアクチュエータの飽和が検出されたとき（例えば、積分器のワインドアップリセット）に、コントローラ２０〜２６の各々に関連付けられた積分器２０ａ〜２６ａの初期化及びリセットをサポートするために必要な計算を実行するために使用される。
【００３１】
ＤＴＭサブシステム１６は、ＤＴＭホイール制御モジュール３０を含み、これにより、検出されるリアルタイム状態に基づくことが望ましい、各安定しているホイール（（ｄＴｓ＿ｉｊ、「ｉｊ」はホイールインデックス（ＦＬ、ＦＲ、ＲＬ、ＲＲ））についての表面トルク（ＴＳ）の明示的な変化率を決定する。この変化率は、正又は負であり得る。両方の方向を加速モード、減速モード、又は惰行モードで適用することができる。例えば、ホイールが車両加速を提供しているときの正のｄＴＳ（ＴＳは正である）は、ホイールによって提供される加速を増加させることを意味する。ＴＳが負であるときの正のｄＴＳは、ホイールによって提供される減速を減少させることを意味する。ＤＴＭ運動制御処理モジュール３２は、電子安定制御（electronic stability control、ＥＳＣ）システム（図示せず）などの運動制御サブシステムからのＤＴＭ指示（例えば、ホイールトルク目標）を受信するために使用される。ＤＴＭ運動制御処理モジュール３２は、ＤＴＭ指示を受信したホイールが安定しているかどうかをチェックし、そうであれば、運動制御サブシステムの指示を実行するのに必要な各安定しているホイールの表面トルクの変化率（ｄＴｓ＿ｉｊ）を計算する。ＤＴＭホイール制御モジュール３０及びＤＴＭ運動制御処理モジュール３２から受信した信号（ｄＴｓ＿ｉｊ）を裁定するＤＴＭ裁定モジュール３４が含まれている。車両の各車軸に対して、ＤＴＭ裁定器３４は、裁定の結果としてｄＴＳＬ及びｄＴＳＲをもたらすために必要とされる、ＣＷＣサブシステム１４からのトルク出力（ｄＴＴＣ及びｄＴＡＣ）の変化率を（以下の方程式１０に従って）計算する。
【数７】
2019502596.tif 000010
【００３２】
図１に示されるように、分配器サブシステム１８は、ドライブトルク目標モジュール３６と、前車軸分配モジュール３８と、後車軸分配モジュール４０とを含む。ドライブトルク目標モジュール３６は、ＣＷＣサブシステム１４からの出力を受信し、車両エンジンのドライブトルク目標（ＴＤ＿ＴＧＴ）をホイールレベルで出力する。前車軸分配モジュール３８は、ＣＷＣサブシステム１４及びドライブトルク目標からの出力を取り込み、車両の前（すなわち、第１の）車軸についての一対のブレーキトルク目標を出力し、後車軸分配モジュール４０は、後（すなわち、第２の）車軸について同じ動作を実行する。
【００３３】
システム１０の主要な利点は、車両の各車軸のための２つのコントローラ（すなわち、コントローラ２０／２２又は２４／２６）を使用すること、並びに所与の車軸に潜在的に接続されたドライブトレインを使用することであり、これにより、全ての動作状況において追加のコントローラを必要とせずに、所与の車軸上の両方のホイールのダイナミクスを独立的に制御することができる。トータルコントローラ（２０又は２４）は、エンジン制御が利用可能でない場合、（ＴＤ−ＴＢＬ−ＴＢＲ）の組み合わせ又は（−ＴＢＬ−ＴＢＲ）によって作動される出力ＴＴＣを有する。各非対称コントローラ（２２又は２６）は、組み合わせ（−ＴＢＬ＋ＴＢＲ）によって作動される出力ＴＡＣを生成する。これらのコントローラ２０〜２６は、利用可能な全てのアクチュエータを使用し、方程式４〜６で上述したように車軸上の全ての既存ダイナミクスを制御する。
【００３４】
両方のコントローラ（２０／２２又は２４／２６）についてのＰＩＤフィードバック制御の要素を有することで、以下が真であることを条件として、良好な過渡状態及び定常状態の特性を有する任意のホイールスリップを制御することができる。
■ホイール（複数可）ＴＳは、比較的一定のままである（すなわち、ホイールはスリップしている（図５では制御領域Ｒ１＋又はＲ１−内））。
■スリップしているホイール（複数可）の速度は、コントローラについてのフィードバックである。
■トルクはコントローラの出力である。
■そして、安定しているホイールのＴＳは、コントローラのトルク出力に応答せず、その状況では個々のダイナミクス（方程式４〜６）に適用されるときのコントローラの動作をキャンセルする。
【００３５】
上述の両方のコントローラについてのフィードフォワード制御の要素を有することにより、次の場合、ホイール（又は一対のホイール）のＴＳの変化、及びしたがって車両加速の変化を明示的にもたらすことができる。
■ホイール（複数可）のＴＳが入力トルクに直接反応する（すなわち、ホイールが図５に示される制御領域Ｒ２内で安定している）場合。
■両方のホイールのＴＳに関する上述の変化が両方のコントローラに対するフィードフォワード指示に変換されたときと一致している場合（例えば、ＴＳＬについては変化なし、ＴＳＲについては＋１００Ｎｍがトータルコントローラ（２０又は２４）に対する＋１００Ｎｍの指示に変換され、及び、非対称コントローラ（２２又は２６）に対する−１００Ｎｍの指示に変換されるべきである）。
【００３６】
図５に示されるように、ホイールのスリップに基づいてホイールの制御領域を検出すると、システム１０は方程式３に示されるホイールのＴＳ挙動をほぼ理解することができる。車軸上の両方のホイールについて理解されたＴＳ挙動の組み合わせに基づいて、両方のコントローラ（２０／２２又は２４／２６）のフィードバック要素及びフィードフォワード要素を増強すると、スリップしているホイール（複数可）のスリップの制御を達成しつつ、車両加速に対する安定しているホイール（複数可）の能力を明示的に調査することができる。
【００３７】
したがって、システム１０は、車両の各車軸に対して、各々が全ダイナミクスを制御するためのホイール速度フィードバック及びトルク出力を有するＰＩＤ（比例積分微分）フィードバックコントローラであるコントローラ２０又は２４と、非対称ダイナミクス用のもの（すなわち、コントローラ２２及び２６）とを実装する。システム１０は、コントローラの積分器（２０ａ／２２ａ及び２４ａ／２６ａ）の両方に直接トルク管理１６からのフィードフォワード入力を有し、車軸上の各ホイールの制御領域（安定又はスリップしている）を検出し、２つのホイールの制御領域に応じて両方のコントローラのフィードバック要素及びフィードフォワード要素の増強を構成する。システム１０はまた、コントローラ２０／２２及び２４／２６の両方の出力を２つのブレーキトルク信号及び１つのドライブトルク信号に分配する。システム１０は、全てのＡＢＳ／ＴＣＳ状況に対して上記と同じ設計を適用し、車軸上の２つのホイールに対して反対符号のスリップ目標が受信されたとしても、ＥＳＣのホイールスリップ及びホイールトルク目標を処理する。
【００３８】
図１を更に参照して、制御偏差サブシステム１２の動作を更に詳細に説明する。制御偏差サブシステム１２は、各車軸に対して以下の機能を実行するソフトウェアを含む。
以下の方程式を使用して、個々のホイール速度目標を、所定の車軸について、車軸の全目標及び車軸の非対称目標に変換すること。
【数８】
2019502596.tif 000011
以下の方程式を使用して、所与の車軸上の個々のホイールに関連付けられたフィードバックを車軸の全フィードバック及び車軸の非対称フィードバックに変換すること。
【数９】
2019502596.tif 000012
以下の方程式を使用して、車軸の全制御偏差及び車軸の非対称制御偏差を計算すること。
【数１０】
2019502596.tif 000013
【００３９】
式中、
ＶＷＴｇｔ＿Ｌは、左ホイールの目標速度である。
ＶＷＴｇｔ＿Ｒは、右ホイールの目標速度である。
ＶＴｇｔ＿ＴＣは、トータルコントローラ（２０又は２４）についての車軸の全目標速度である。
ＶＴｇｔ＿ＡＣは、非対称コントローラ（２２又は２６）についての車軸の非対称目標速度である。
ＶＷＬは、左ホイールのホイール速度のフィードバックである。
ＶＷＲは、右ホイールのホイール速度のフィードバックである。
ＶＦＢ＿ＴＣは、トータルコントローラ（２０又は２４）についてのホイール速度のフィードバックである。
ＶＦＢ＿ＡＣは、非対称コントローラ（２２又は２６）についてのホイール速度のフィードバックである。
ＶＤｅｖ＿ＴＣは、トータルコントローラについての車軸の全制御偏差である。
ＶＤｅｖ＿ＡＣは、非対称コントローラについての車軸の非対称制御偏差である。
目標ホイール速度を外部サブシステム（例えば、運動制御システム又はより具体的にはＥＳＣ）によって指示し、システム１０をかかるシステムのアクチュエータとして機能させ、かかるシステムにそれらの内部ホイールダイナミクスコントローラを削除させることができることを理解されたい。
【００４０】
図１及び図６を更に参照して、ＣＷＣサブシステム１４の動作を更に説明する。各トータルコントローラ２０又は２４は、フィードバック誤差入力（ＶＤＥＶ＿ＴＣ）を取り込み、車軸に接続された構成要素及びそれらのダイナミクスをもたらすように利用可能なアクチュエータ（例えば、エンジン及び／又はブレーキ）に基づくゲインスケジューリングを伴うＰＩＤ制御を概ね適用する。各トータルコントローラ２０又は２４はまた、フィードフォワードＤＴＭ入力ｄＴＴＣを取り込み、それをその積分器（２０ａ又は２４ａ）に増強させる。トータルコントローラ２０又は２４はまた、制御偏差サブシステム１２からの制御領域出力を取り込み、図７の既定表に従ってフィードバック制御及びフィードフォワード制御の増強の構成を決定する。次いで、トータルコントローラ２０又は２４は、フィードバック要素及びフィードフォワード要素の上述の増強に従って、システム１０がその関連する車軸に出力すべき総トルク（例えば、ＴＴＣ＿ＦＡは、トータルコントローラ前車軸からのトルク）を計算する。
【００４１】
図１を更に参照すると、非対称コントローラ２２又は２６は各々、フィードバック誤差入力ＶＤＥＶ＿ＡＣを取り込み、非対称ダイナミクスをもたらすように利用可能なアクチュエータに基づくゲインスケジューリングを伴うＰＩＤ制御を一般に適用する。各非対称コントローラ２２又は２６もまた、ｄＴＡＣのフィードフォワードＤＴＭ入力を取り込み、それをその積分器（２２ａ又は２６ａ）に増強させることができる。非対称コントローラ２２又は２６はまた、制御偏差モジュールからの制御領域出力を取り込み、例えば、図７の表に従って、フィードバック制御及びフィードフォワード制御の増強の構成を決定する。非対称コントローラ２２又は２６はまた、フィードバック要素及びフィードフォワード要素の上述の増強に従って、システム１０が車軸に出力すべき非対称トルク（例えば、ＴＡＣ＿ＲＡは、非対称コントローラ後車軸からのトルク）を計算する。
【００４２】
ここで図８を参照して、分配器サブシステム１８（図１に示される）の動作を更に詳細に説明する。ドライブトルク目標モジュール３６は、ＣＷＣサブシステム１４からの出力を受信し、車両エンジンのドライブトルク目標（ＴＤ＿Ｔｇｔ）をホイールレベルで出力する。前車軸分配モジュール３８及び後車軸分配モジュール４０は、ＣＷＣサブシステム１４及びドライブトルク目標（ＴＤ＿Ｔｇｔ）からの出力を取り込み、各々はそれらのそれぞれの車軸についての２つのブレーキトルク目標を出力する。換言すれば、前車軸分配モジュール３８は、車両の前車軸についての一対のブレーキトルク目標（ＴＢ＿ＦＬは、前左ホイールのブレーキトルクであり、ＴＢ＿ＦＲは、前右ホイールのブレーキトルクである）を出力し、後車軸分配モジュール４０は、車両の後車軸についての一対のブレーキトルク目標（ＴＢ＿ＲＬは、後左ホイールのブレーキトルクであり、ＴＢ＿ＲＲは、後右ホイールのブレーキトルクである）を出力する。
【００４３】
各車軸について、以下の方程式は、分配器サブシステム１８が満たす必要があるものである。
【数１１】
2019502596.tif 000014
【００４４】
上記の方程式を満たすために、分配器サブシステム１８は、状態に基づいて出力の望ましい組み合わせを計算する。例えば、これを非常に効率的な様式で行うために、分配器は以下の方程式を使用する。
ＴＤ＿Ｔｇｔ＝ＴＴＣ＋│ＴＡＣ│
ＴＴＣ＿ＢｒｋＴｇｔ＝ＴＣ−ＴＤ＿Ｅｓｔ
ＴＢＬ＿Ｔｇｔ＝−（ＴＴＣ＿ＢｒｋＴｇｔ＋ＴＡＣ）／２
ＴＢＲ＿Ｔｇｔ＝−（ＴＴＣ＿ＢｒｋＴｇｔ−ＴＡＣ）／２
用語ＴＤ＿Ｅｓｔは、システム１０によって受信された推定ドライブトルクである。この時点で、この方程式セットにおけるＴＢＬ＿Ｔｇｔ／ＴＢＲ＿Ｔｇｔは、方程式１１のＴＢＬ／ＴＢＲ及び本明細書の他の箇所のものと同じであることが明らかにされるべきである。略語「Ｔｇｔ」（目標）は、単に、これらがシステム１０からの最終出力であり、ブレーキ制御システム全体における下流サブシステムへの実行の目標として送信されるであろうという事実を示すためにここに追加される（本開示では説明されない）。更に、この計算が車軸に適用されると、この総称名がより具体的な名前に変化する。例えば、前車軸に適用されると、段落００４２で使用されるように、ＴＢＬ＿Ｔｇｔは単にＴＢ＿ＦＬになる（式中、ＴＢはブレーキトルクを、ＦＬは前左を表す）。
【００４５】
図２を簡単に参照して、各ホイールに関連付けられたブレーキ及び車両の各車軸に加えられたドライブトルクを制御するときにシステム１０が実行する複数の主要な動作を例示するフローチャート１００を示す。動作１０２において、システム１０は、正のスリップ制御領域（Ｒ１＋）及び負のスリップ制御領域（Ｒ１−）の両方についてのホイール速度の目標及び偏差を決定する。動作１０４において、ＣＷＣサブシステム１４は、車両の各ホイールがスリップしているか否かを決定する。動作１０６において、ＤＴＭサブシステム１６を使用して、１）リアルタイムに検出された状態に基づくことが望ましい、各安定しているホイールについての表面トルクの変化率、及び、２）運動制御（motion control、ＭＣ）指示を実行するのに必要な各安定しているホイールの表面トルクの変化率を決定する。
【００４６】
動作１０８において、ＤＴＭ裁定モジュール３４を使用して、最初に、各安定しているホイールｄＴＳＬ及びｄＴＳＲについての表面トルクの最終変化率を裁定し、次いで、最終的なｄＴＳＬ及びｄＴＳＲをもたらすのに必要とされる、ＣＷＣサブシステム１４からのトルク出力の瞬時変化率を決定する。動作１１０及び１１２において、トータルコントローラ２０に対する入力が取得され（動作１１０）、非対称コントローラ２２に対する入力が取得される（動作１１２）。２つの異なる車軸上のホイールがシステム１０によって制御されている場合、取得される入力はトータルコントローラ２０／２４の両方、及び非対称コントローラ２２／２６の両方に対するものであることが理解されるであろう。
【００４７】
動作１１４において、トータルコントローラ（複数可）（２０及び／又は２２）を使用して、車軸（複数可）上の各ホイールが動作しているリアルタイム制御領域、並びにフィードバック制御要素及びフィードフォワード制御要素の所定の増強に応じて、所与の車軸（複数可）に加えられる総トルクを決定する。同様に、動作１１６において、非対称コントローラ（複数可）（２２及び／又は２６）を使用して、フィードバック制御及びフィードフォワード制御の所定の増強に従って、車軸（複数可）に加えられる非対称トルクを決定する。動作１１８において、分配器サブシステムを使用して、最初に、所望のドライブトルク（ＴＤ＿Ｔｇｔ）を決定し、次いで、ＣＷＣサブシステムの出力を最も満たすべきである、各車軸についての一対の所望のブレーキトルク（ＴＢＬ及びＴＢＲ）を決定する。この時点で、動作１０２〜１１８を繰り返すことができる。再び、フローチャート１００の動作において実行される決定及び計算は、リアルタイムのホイール動作スリップ状態を考慮に入れてリアルタイムで実行されることが理解されるであろう。
【００４８】
したがって、本開示の本システム１０及び方法は、車両の各車軸についてのフィードバック制御要素及びフィードフォワード制御要素を各々が有する２つのコントローラ（２０／２２及び２４／２６）を使用する。この２つのコントローラは、そのうちの一方が所与の車軸のホイール及びその車軸に取り付けられた他の構成要素に関連付けられた全ダイナミクスを制御するためのトルク出力を提供し、他方が非対称ダイナミクスを制御するためのトルク出力を提供する。システム１０は、車両の各ホイールが動作している制御領域（例えば、スリップしているかスリップしていないか）を検出し、制御領域の検出に応じて２つのコントローラのフィードバック要素及びフィードフォワード要素の使用を増強し、所与の車軸のホイールのダイナミクスを制御するように車両の適切なアクチュエータを適用することができる。各車軸に一対のコントローラを使用することにより、追加のコントローラを必要とせずに、車両にすでに存在するこれらのアクチュエータを使用することによって、システム１０に、車両の２つの車軸に取り付けられた全てのスリップしているホイール及び他の構成要素のダイナミクス、並びに車両の２つの車軸に取り付けられた全ての安定しているホイールによって提供される車両加速のダイナミクスを制御させる。
【００４９】
種々の実施形態を説明してきたが、本開示から逸脱することなくなされ得る変更又は変形を当業者は認識するであろう。例は種々の実施形態を例示するものであり、本開示を限定することを意図するものではない。したがって、説明及び特許請求の範囲は、関連する先行技術に照らして必要とされるような限定のみで十分に解釈されるべきである。
【図１】
2019502596.tif 000029
【図２】
2019502596.tif 000030
【図３】
2019502596.tif 000031
【図４】
2019502596.tif 000032
【図５】
2019502596.tif 000033
【図６】
2019502596.tif 000034
【図７】
2019502596.tif 000035
【図８】
2019502596.tif 000036
【手続補正書】
【提出日】平成30年7月18日(2018.7.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車の第１の車軸に関連付けられた一対のホイールの各スリップしているホイールのホイールスリップをリアルタイム制御するためのシステムであって、該リアルタイム制御は、前記第１の車軸に関連付けられた各スリップしていないホイールによって提供される前記自動車の加速のリアルタイムの明示的な制御と同時にかつ独立的に行われ、当該システムは、
協調型ホイールコントローラサブシステムであって、
前記第１の車軸の全ダイナミクスを制御するために使用されるトルク信号ＴＴＣを生成するための、前記車両の前記第１の車軸に関連付けられた第１のトータルコントローラ、及び
前記第１の車軸の非対称ダイナミクスを制御するように別のトルク信号ＴＡＣを生成するように動作可能である、前記第１の車軸に関連付けられた第１の非対称コントローラを有し、
前記第１のトータルコントローラ及び前記第１の非対称コントローラは各々、
ホイールスリップフィードバック制御モード、及び
フィードフォワード制御モードを含むように更に構成されていて、
前記第１のトータルコントローラ及び前記第１の非対称コントローラは各々、ホイールスリップ状態及びホイール非スリップ状態を含む各前記ホイールのリアルタイム動作状態を検出し、かつ前記第１のトータルコントローラ及び前記第１の非対称コントローラのそれぞれのホイールスリップフィードバック制御モード及びフィードフォワード制御モードを増強するように更に構成されていて、前記増強が各前記ホイールの前記検出された動作状態及び状態既定表に基づいている、協調型ホイールコントローラサブシステムと、
分配器サブシステムであって、前記自動車のドライブトレイン（the drive train）が前記第１の車軸に関連付けられ、かつドライブトルクが制御可能である場合に、前記ドライブトルク目標ＴＤを生成し、前記ＣＷＣサブシステムの出力信号に応答し、以下の方程式が一般的に満たされるような様式で、前記第１の車軸に関連付けられた各ホイール（左ホイールについてはＴＢＬ、及び右ホイールについてはＴＢＲ）についてのブレーキトルク目標を更に生成するために使用される分配器サブシステムと、を備えることを特徴とするシステム。
【数１】
2019502596.tif 000037
【請求項２】
前記状態既定表は、本出願の図７の表１に記載されている状態を含むことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
直接トルク管理（direct torque management、ＤＴＭ）サブシステムを更に備え、
前記ＤＴＭサブシステムは、各ホイールが安定動作領域内で動作し、かつホイールスリップを経験していないときはいつでも、各前記ホイールが経験する表面トルクの所望の変化率を計算するためのＤＴＭホイール制御モジュールを有することを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記ＤＴＭサブシステムは、ＤＴＭ運動制御処理モジュールを更に含み、該ＤＴＭ運動制御処理モジュールは、各ホイールが安定動作領域内で動作し、かつホイールスリップを経験していないときはいつでも、各前記ホイール上の外部システムのトルク指示に応答して、各前記ホイールが経験する表面トルクの別の所望の変化を計算することを特徴とする請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記ＤＴＭサブシステムは、前記ＤＴＭホイール制御モジュール及び前記ＤＴＭ運動制御処理モジュールに応答するＤＴＭ裁定モジュールを更に備え、該ＤＴＭ裁定モジュールは、非スリップ動作領域内で動作している前記ホイールのうちの各々についての表面トルクの変化率に関する、前記ＤＴＭホイール制御モジュール及び前記ＤＴＭ運動制御処理モジュールからの出力を裁定し、次いで前記第１の車軸について、前記２つのホイール（ｄＴＳＬ及びｄＴＳＲ）についての表面トルクの前記裁定された変化率をもたらすために必要とされる、前記ＣＷＣサブシステムの前記第１のトータルコントローラ及び前記第１の非対称コントローラからのトルク出力ｄＴＴＣ及びｄＴＡＣの前記変化率をそれぞれ計算するように構成されていることを特徴とする請求項３に記載のシステム。
【請求項６】
初期化及び飽和モジュールを更に備え、該モジュールは、前記システム出力及びドライバの指示を監視し、かつシステムの飽和が検出された場合に前記ＣＷＣサブシステムのコントローラの内部構成要素の初期化及びリセットをサポートするために必要な計算を実行することを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
制御偏差サブシステムを更に備え、該制御偏差サブシステムは、各前記ホイールが地面の上でスリップしているとき、及び各前記ホイールが安定していて地面の上でスリップしていないときを検出するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記制御偏差サブシステムは更に、
前記ホイールの各々についてのホイール速度目標を車軸の全目標及び車軸の対称的な目標に変換し、
前記ホイールの各々に関連付けられた個々のホイール速度のフィードバックを車軸の全フィードバック値及び車軸の対称的なフィードバック値に変換し、かつ
車軸の全制御偏差値及び車軸の非対称制御偏差値を計算するように構成されていることを特徴とする請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記車両は第２の車軸を含み、当該システムは、
前記第２の車軸に動作可能に関連付けられた第２のトータルコントローラと、
前記第２の車軸に動作可能に関連付けられた第２の非対称コントローラとを更に備え、
前記第２のトータルコントローラ及び前記第２の非対称コントローラの両方は、前記第１のトータルコントローラ及び前記第１の非対称コントローラと同一に構成されていて、前記分配器サブシステムからの同一のサポートを有することを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
自動車の第１の車軸に関連付けられた一対のホイールの各スリップしているホイールのホイールスリップをリアルタイム制御するためのシステムであって、該リアルタイム制御は、前記第１の車軸に関連付けられた各スリップしていないホイールによって提供される前記自動車の加速のリアルタイムの明示的な制御と同時にかつ独立的に行われ、当該システムは、
各前記ホイールが動作している制御領域、すなわち前記ホイールがスリップしているか又はスリップしていない（安定している）かのいずれかを決定し、前記車軸の全制御偏差及び非対称制御偏差を計算するための制御偏差モジュールと、
前記ホイールの各々の表面トルクを制御するための直接トルク管理（direct torque management、ＤＴＭ）システムと、
協調型ホイールコントローラ（coordinated wheel controller、ＣＷＣ）サブシステムであって、
前記第１の車軸の全ダイナミクスを制御するために使用されるトルク信号ＴＴＣを生成するための、前記車両の前記第１の車軸に関連付けられた第１のトータルコントローラ、及び
前記第１の車軸の非対称ダイナミクスを制御するように別のトルク信号ＴＡＣを生成するように動作可能である、前記第１の車軸に関連付けられた第１の非対称コントローラを有し、
前記直接トルク管理（direct torque management、ＤＴＭ）サブシステムが、各前記ホイール（ｄＴＳＬ及びｄＴＳＲ）についての前記表面トルクの所望の変化率をもたらすために必要とされる、前記第１のトータルコントローラ（ｄＴＴＣ）及び前記第１の非対称コントローラ（ｄＴＡＣ）の各々からのトルク出力の変化率を決定するように動作する協調型ホイールコントローラサブシステムと、?
前記ＣＷＣサブシステムに応答する分配器サブシステムであって、前記自動車のドライブトレインが前記第１の車軸に関連付けられ、かつドライブトルクが制御可能である場合に、前記ドライブトルクの目標ＴＤを生成し、かつ前記ＣＷＣサブシステムの出力信号に応答して、前記第１の車軸に関連付けられた各ホイール（左ホイールについてはＴＢＬ、及び右ホイールについてはＴＢＲ）についてのブレーキトルク目標を生成するための分配器サブシステムとを備えることを特徴とするシステム。
【請求項１１】
前記制御偏差モジュールは、
最初に、次の式に従って、前記個々のホイール速度目標を車軸の全目標及び車軸の非対称目標に変換し、
【数２】
2019502596.tif 000038
次いで、次の式に従って、個々のホイール速度フィードバックを車軸の全フィードバック及び車軸の非対称フィードバックに変換し、
【数３】
2019502596.tif 000039
次いで、以下の式を適用することによって、前記車軸の全制御偏差及び車軸の非対称制御偏差を生成し、
【数４】
2019502596.tif 000040
式中、ＶＷＴｇｔ＿Ｌは、左ホイールの目標速度であり、
ＶＷＴｇｔ＿Ｒは、右ホイールの目標速度であり、
ＶＴｇｔ＿ＴＣは、車軸の全目標速度であり、
ＶＴｇｔ＿ＡＣは、車軸の非対称目標速度であり、
ＶＷＬは、左ホイールの速度フィードバックであり、
ＶＷＲは、右ホイールの速度フィードバックであり、
ＶＦＢ＿ＴＣは、車軸の全フィードバックであり、
ＶＦＢ＿ＡＣは、車軸の非対称フィードバックであり、
ＶＤｅｖ＿ＴＣは、車軸の全制御偏差であり、
ＶＤｅｖ＿ＡＣは、車軸の非対称制御偏差であることを特徴とする請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記ＤＴＭサブシステムは更に、
各ホイールが安定動作領域内で動作し、かつホイールスリップを経験していないときはいつでも、各前記ホイールが経験する表面トルクの所望の変化率を計算するためのＤＴＭホイール制御モジュールと、
各ホイールが安定動作領域内で動作し、かつホイールスリップを経験していないときはいつでも、各前記ホイール上の外部システム（例えば、運動制御）のトルク指示に応答して、各前記ホイールが経験する表面トルクの別の所望の変化を計算するためのＤＴＭ運動制御処理モジュールと、
前記ＤＴＭホイール制御モジュール及び前記ＤＴＭ運動制御処理モジュールに応答するＤＴＭ裁定モジュールであって、前記モジュールからの出力を、非スリップ動作領域内で動作している前記ホイール（ｄＴＳＬ及びｄＴＳＲ）のうちの各々についての表面トルクの最終変化率に裁定し、次いで、前記第１の車軸について、次の式に従って、ｄＴＳＬ及びｄＴＳＲをもたらすために必要とされる、前記ＣＷＣサブシステムの前記第１のトータルコントローラ及び前記第１の非対称コントローラからのトルク出力ｄＴＴＣ及びｄＴＡＣの前記変化率をそれぞれ計算するように構成されているＤＴＭ裁定モジュールとを備えることを特徴とする請求項１０に記載のシステム。
【数５】
2019502596.tif 000041
【請求項１３】
前記ＣＷＣサブシステムの前記第１のトータルコントローラは更に、
フィードバック制御を、前記制御偏差モジュールによって計算される、前記第１の車軸の全制御偏差ＶＤｅｖ＿ＴＣに適用するように構成されたホイールスリップフィードバック制御モードと、
前記ＤＴＭサブシステムによって計算される、前記第１の車軸のトルク出力ｄＴＴＣの前記変化率を伝達するように構成されたフィードフォワード制御モードとを含むように構成されていて、
前記ホイールスリップフィードバック制御モード及び前記フィードフォワード制御モードを増強することによってトルク信号ＴＴＣを計算して出力するように構成されていて、前記増強は、１）前記制御偏差によって検出される、前記第１の車軸上の各ホイールの状態、及び２）次の表によって与えられる所定の計画に基づくことを特徴とする請求項１０に記載のシステム。
【表１】
2019502596.tif 000042
＊方程式６の非対称ダイナミクスに関する式については、
【数６】
2019502596.tif 000043
によって制御可能な場合、オンであり、
方程式６の非対称ダイナミクスに関する式については、
【数７】
2019502596.tif 000044
によって制御不可能な場合、オフである。
【請求項１４】
前記ＣＷＣサブシステムの前記第１の非対称コントローラは更に、
フィードバック制御を、前記制御偏差モジュールによって計算される、前記第１の車軸の非対称制御偏差ＶＤｅｖ＿ＡＣに適用するように構成されたホイールスリップフィードバック制御モードと、
前記ＤＴＭサブシステムによって計算される、前記第１の車軸のトルク出力ｄＴＡＣの前記変化率を伝達ように構成されたフィードフォワード制御モードとを含むように構成されていて、
前記ホイールスリップフィードバック制御モード及び前記フィードフォワード制御モードを増強することによってトルク信号ＴＡＣを計算して出力するように構成されていて、前記増強は、１）前記制御偏差によって検出される、前記第１の車軸上の各ホイールの状態、及び２）次の表によって与えられる所定の計画に基づくことを特徴とする請求項１０に記載のシステム。
【表２】
2019502596.tif 000045
＊方程式６の非対称ダイナミクスに関する式については、
【数８】
2019502596.tif 000046
によって制御可能な場合、オンであり、
方程式６の非対称ダイナミクスに関する式については、
【数９】
2019502596.tif 000047
によって制御不可能な場合、オフである。
【請求項１５】
前記分配器サブシステムは、前記ＣＷＣサブシステムの出力信号ＴＴＣ及びＴＡＣに応答して、以下の方程式が一般的に満たされるような様式で、前記第１の車軸についての前記ドライブトルク目標ＴＤ並びにブレーキトルク目標ＴＢＬ及びＴＢＲを計算するように構成されていることを特徴とする請求項１０に記載のシステム。
【数１０】
2019502596.tif 000048
【請求項１６】
前記自動車の前記第２の車軸について、
前記第２の車軸に動作可能に関連付けられた第２のトータルコントローラと、
前記第２の車軸に動作可能に関連付けられた第２の非対称コントローラと、を更に備え、
前記第２のトータルコントローラ及び前記第２の非対称コントローラの両方が、前記第１のトータルコントローラ及び前記第１の非対称コントローラと同一に構成されていて、他のサブシステム、すなわち前記制御偏差モジュール、前記直接トルク管理サブシステム、及び前記分配器サブシステムからの同一のサポートを有することを含むことを特徴とする請求項１０に記載のシステム。
【請求項１７】
自動車の第１の車軸に関連付けられた一対のホイールの各スリップしているホイールのホイールスリップをリアルタイム制御するための方法であって、該リアルタイム制御は、前記第１の車軸に関連付けられた各スリップしていないホイールによって提供される前記自動車の加速のリアルタイムの明示的な制御と同時に及び独立的に行われ、当該方法は、
前記車両の前記第１の車軸に関連付けられた第１のトータルコントローラを使用してトルク信号ＴＴＣを生成すること、及び
前記第１の車軸に関連付けられた第１の非対称コントローラを使用して別のトルク信号ＴＡＣを生成することであって、
ホイールスリップ状態及びホイール非スリップ状態を含む、各前記ホイールのリアルタイム動作状態を検出すること、並びに
前記第１のトータルコントローラ及び前記第１の非対称コントローラのそれぞれのホイールスリップフィードバック制御モード及びフィードフォワード制御モードを増強することであって、前記増強は各前記ホイールの前記検出動作状態及び状態既定表に基づいていて、増強することによる、トルク信号ＴＴＣを生成すること及び別のトルク信号ＴＡＣを生成することと、
分配器サブシステムを使用することであって、前記自動車の前記ドライブトレインが前記第１の車軸に関連付けられ、かつドライブトルクが制御可能である場合に、前記ドライブトルクの目標ＴＤを生成し、前記第１のトータルコントローラ及び前記第１の非対称コントローラの出力ＴＴＣ及びＴＡＣに応答して、以下の方程式が一般的に満たされるような様式で、前記第１の車軸に関連付けられた各ホイール（左ホイールについてはＴＢＬ、及び右ホイールについてはＴＢＲ）についてのブレーキトルク目標を生成することと、を含むことを特徴とする方法。
【数１１】
2019502596.tif 000049
【請求項１８】
前記既定表は、本出願の図７の表１を含むことを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
当該方法は更に、直接トルク管理（direct torque management、ＤＴＭ）サブシステムを使用して、前記第１のトータルコントローラ及び前記第１の非対称コントローラの前記フィードフォワード制御モードへの入力として使用するために、前記第１のトータルコントローラ及び前記第１の非対称コントローラからのトルク出力ｄＴＴＣの変化率及び出力トルクｄＴＡＣの変化率をそれぞれ計算することであって、
ＤＴＭホイール制御モジュールを使用して、各ホイールが安定動作領域内で動作し、ホイールスリップを経験していないときはいつでも、各前記ホイールによって提供される車両加速の所望の変化率に対応する、各前記ホイールが経験する表面トルクの所望の変化率を計算することによる、計算することと、
ＤＴＭ運動制御処理モジュールを使用して、各ホイールが安定動作領域内で動作し、かつホイールスリップを経験していないときはいつでも、各前記ホイール上の外部システム（例えば、運動制御）のトルク指示に応答して、各前記ホイールが経験する表面トルクの別の所望の変化を計算することと、
次いで、ＤＴＭ裁定モジュールを使用して、前記ＤＴＭホイール制御モジュール及び前記ＤＴＭ運動制御処理モジュールからの出力を、非スリップ動作領域内で動作している前記ホイール（ｄＴＳＬ及びｄＴＳＲ）のうちの各々についての表面トルクの最終変化率に裁定することと、
次いで、次の式を適用することを含むことを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【数１２】
2019502596.tif 000050
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
本開示は、図１に示されるシステム１０を説明する。このシステム１０は、乗用車又はトラックなどの自動車の各スリップしているホイールにおけるホイールスリップを制御するため、並びに各スリップしていないホイールによって供給される車両加速を独立的にかつ明示的に制御するためのシステムであり、車両の安定性および加速性を改善するものである。システム１０は、ホイールスリップ及び車両加速の制御を分離し、これにより、スリップしているホイールがあるときには、そのスリップを所望の目標に制御することができ、安定しているホイールがある（すなわち、重大なスリップがない）ときには、そのホイールによって供給される車両加速能力を明示的に調査することができる。上記の２つの課題は、その車軸上のホイールの状態の組み合わせにかかわらず、車軸に対して同時にかつ独立的にシステム１０によって達成される。より具体的には、これらの課題は、所与の車軸上のホイールが両方ともスリップしている場合、両方とも安定している場合、又は一方がスリップしていて他方が安定している場合でも、システム１０によって達成される。
【国際調査報告】
2019502596.tif 000051